TW201704490A

TW201704490A - 銅合金材料及其製造方法

Info

Publication number: TW201704490A
Application number: TW105112094A
Authority: TW
Inventors: Yoshito Fujii; Takemi Isomatsu; Masaru Higuchi
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2015-04-24
Filing date: 2016-04-19
Publication date: 2017-02-01
Also published as: JPWO2016171055A1; WO2016171055A1; CN107208191B; CN107208191A; KR102059917B1; TWI695075B; JP6155405B2; KR20170125805A

Abstract

本發明提供除了高強度、高導電率及良好的彎曲加工性，且更兼具良好的耐熱性的銅合金材料及其製造方法。本發明的銅合金材料，其特徵在於：具有：含有Ni為0.05~1.2質量%、P為0.01~0.15質量%及Sn為0.05~2.5質量%，剩餘部分係由Cu及不可避免的雜質組成的合金組成，將電解研磨之後的材料表面以FE-SEM觀察，在1μm×1μm的視野面積中，粒徑為5~30nm的化合物粒子的個數比例為20個/μm2以上，粒徑超過30nm的化合物粒子的個數比例為1個/μm2以下

Description

銅合金材料及其製造方法

本發明係關於銅合金材料及其製造方法，特別是關於可用於半導體裝置的導線架為首的電氣電子元件的銅合金材料及其製造方法。

使用於IC或LSI等的半導體裝置的導線架，係藉由將銅合金材料壓製加工所形成，此時，會在材料中殘留加工形變。當該加工形變殘留時，則在進行後端步驟的蝕刻時，會發生材料的彎曲，而降低導線架的導線間隔的尺寸精度。因此，通常會對壓製加工後的導線架施以400~450℃的熱處理，去除加工形變，但已知銅合金的結晶組織會在該熱處理時再結晶化，而有降低銅合金材料的強度的趨勢。因此，使用於導線架的電子機器用銅合金材料，需要具備即使進行上述熱處理，強度亦不會下降的特性(耐熱性)。

此外，對導線架銅合金材料，賦予為了使其適用於小型化的元件的高強度，及用於抑制元件發熱的高導電率，亦要求兼具提高元件成型的自由度的良好的彎曲加工性。

滿足如此要求的銅合金材料，有Cu-Ni-Sn-P系合金被廣泛的提供。Cu-Ni-Sn-P系合金，係藉由使Ni-P系的化合物析出，而能兼具高強度、高導電率及良好的彎曲加工性。

在專利文獻1~9，探討藉由控制析出物的尺寸及分佈，加上抗拉強度、導電率、彎曲加工性，兼具彈性、耐應力緩和特性、壓製加工性、耐腐蝕性、鍍敷性、焊錫沾濕性、耐遷移性、熱間加工性等的各式各樣的特性。

[先行技術文獻]

[專利文獻]

專利文獻1：日本特開平4-154942號公報

專利文獻2：日本特開平4-236736號公報

專利文獻3：日本特開平10-226835號公報

專利文獻4：日本特開2000-129377號公報

專利文獻5：日本特開2000-256814號公報

專利文獻6：日本特開2001~262255號公報

專利文獻7：日本特開2001~262297號公報

專利文獻8：日本特開2006-291356號公報

專利文獻9：日本特開2007-100111號公報

Cu-Ni-Sn-P系合金，雖係兼具高強度、高導電率及良好的彎曲加工性的優良的合金系統，但對於壓製加工後的導線架所進行的400~450℃的熱處理的耐熱性，無法說很充分。

在專利文獻1~9，均嘗試各式各樣的材料特性的改良，但並沒法著眼於耐熱性的提升者。

有鑑於上述情形，本發明的目標係在於提供除了高強度、高導電率及良好的彎曲加工性，更兼具良好的耐熱性的銅合金材料及其製造方法。

本發明者們，對用於以導線架為首的電氣電子元件之Cu-Ni-Sn-P系合金進行研究，發現具有：含有Ni為0.05~1.2質量%、P為0.01~0.15質量%及Sn為0.05~2.5質量%的合金組成，將電解研磨之後的材料表面以FE-SEM觀察，在1μm×1μm的視野面積中，粒徑為5~30nm的化合物粒子的個數比例為20個/μm²以上，粒徑超過30nm的化合物粒子的個數比例為1個/μm²以下，不僅可得具備高強度、高導電率及良好的彎曲加工性，亦可兼具更良好的耐熱性的銅合金材料，而完成本發明。

即，本發明的要點構成，係如下所示。

(1)一種銅合金材料，其特徵在於：具有：含有Ni為0.05~1.2質量%、P為0.01~0.15質量%及Sn為0.05~2.5質量%，剩餘部分係由Cu及不可避免的雜質組成的合金組成，將電解研磨之後的材料表面以FE-SEM觀察，在1μm×1μm的視野面積中，粒徑為5~30nm的化合物粒子的個數比例為20個/μm²以上，粒徑超過30nm的化合物粒子的個數比例為1個/μm²以下。

(2)一種銅合金材料，其具有：含有Ni為0.05~1.2質量%、P為0.01~0.15質量%及Sn為0.05~2.5含有質量%，進一步含有選自由Fe、Zn、Pb、Si、Mg、Zr、Cr、Ti、Mn及Co之至少1成分，Fe為0.001~0.1質量%、Zn為0.001~0.5質量%、Pb為0.001~0.05質量%、Si為0.001~0.1質量%、Mg為 0.001~0.3質量%、Zr為0.001~0.15質量%、Cr為0.001~0.3質量%、Ti為0.001~0.05質量%、Mn為0.001~0.2質量%及Co為0.001~0.2是質量%，且將Mg、Zr、Cr、Ti、Mn及Co含有2以上時，合計含量為0.001~0.5質量%，剩餘部分係由Cu及不可避免的雜質所組成的合金組成，將電解研磨之後的材料表面以FE-SEM觀察，在1μm×1μm的視野面積中，粒徑為5~30nm的化合物粒子的個數比例為20個/μm²以上，粒徑超過30nm的化合物粒子的個數比例為1個/μm²以下。

(3)如上述(1)或(2)所述的銅合金材料，其中含有Sn為0.05~0.5質量%，抗拉強度為400MPa以上，導電率為50%IACS以上。

(4)如上述(1)或(2)所述的銅合金材料，其中含有Sn為超過0.5質量%，2.5質量%以下，抗拉強度為500MPa以上，導電率為25%IACS以上。

(5)一種銅合金材料的製造方法，其係製造上述(1)至(4)之任何一項所述的銅合金材料的方法，其特徵在於：包含：下述(a)~(e)的步驟：

(a)到300℃為止的冷卻速度為30℃/分以上的熔解鑄造步驟。

(b)以5℃/分以上升溫，以600~1000℃保持30分鐘~10小時的均質化熱處理步驟。

(c)到300℃為止的冷卻速度為30℃/分以上的熱間壓延步驟。

(d)加工率為80%以上的冷間壓延步驟。

(e)以350~600℃保持5秒~10小時的退火步驟。

根據本發明，藉由具有：含有Ni為0.05~1.2質量%、P為0.01~0.15質量%及Sn為0.05~2.5質量%，剩餘部分係由Cu及不可避免的雜質組成的合金組成，將電解研磨之後的材料表面以FE-SEM觀察，在1μm×1μm的視野面積中，粒徑為5~30nm的化合物粒子的個數比例為20個/μm²以上，粒徑超過30nm的化合物粒子的個數比例為1個/μm²以下，可得加上高強度、高導電率及良好的彎曲加工性，兼具更良好的耐熱性的銅合金材料。

第1圖係將本發明的銅合金材料(實施例14)電解研磨後的表面，以FE-SEM之倍率：50000倍觀察時的SEM照片。

第2圖係將比較例22之電解研磨後的表面，以FE-SEM倍率：50000倍觀察時的SEM照片。

以下，詳細說明關於本發明的銅合金材料的較佳的實施態樣。

(銅合金材料的成分組成)

本發明的銅合金材料的基本組成，含有Ni為0.05~1.2質量%、P為0.01~0.15質量%及Sn為0.05~2.5質量%，剩餘部分係Cu及不可避免的雜質。

[必須含有成分]

(Ni：0.05~1.2質量%)

Ni係固溶於母相，且藉由與P形成化合物，增加強度的元素。此外，Ni係與P生成化合物，藉由使該生成物析出，提升導電率的同時具有提升耐熱性的效果。但是，Ni含量未滿0.05質量%時，則無法充分發揮該效果，此外，若超過1.2質量%，則導電率會顯著地下降。因此，Ni含量為0.05~1.2質量%，以0.10~1.00質量%為佳，以0.10~0.40質量%更佳。

(P：0.01~0.15質量%)

P係藉由與Ni生成化合物，而貢獻於增加強度、導電率的上升、及提升耐熱性的元素。但是，P的含量未滿0.01質量%時，則無法充分得到該效果，此外，超過0.15質量%時，則會引起導電率的下降，且生成粗大(例如粒徑超過30nm)的化合物粒子使彎曲加工性下降，而減少細微(例如粒徑為5~30nm)化合物的生成比例而使耐熱性下降、加工性下降。因此P的含量為0.01~0.15質量%，以0.01~0.10質量%為佳，以0.05~0.10質量%更佳。

(Sn：0.05~2.5質量%)

Sn係藉由固溶於母相，貢獻於增加強度及提升耐熱性的元素。但是，Sn的含量未滿0.05質量%時，則無法充分得到該效果，此外，超過2.5質量%，則會引起導電率的下降、熱間加工性的惡化。因此，Sn的含量為0.05~2.5質量%。再者，抗拉強度與導電率之中，特別重視導電率時，將Sn的含量限定於0.05~0.5質量%，則抗拉強度可為400MPa以上，而具備50%IACS以上的高導電率之點為佳，此外，特別重視抗拉強度時，將Sn的含量限定於0.5質量%以上2.5質量%以下，則可以25%IACS以上的導電率，而具備500MPa以上的高抗拉強度之點而佳。

[任意添加成分]

在本發明，必須含有上述Ni、P及Sn作為基本組成，亦可進一步含有選自由Fe、Zn、Pb、Si、Mg、Zr、Cr、Ti、Mn及Co之中的至少1成分。

(Fe：0.001~0.1質量%)

Fe係藉由與P形成化合物，而貢獻於增加強度，提升耐熱性的元素，為發揮該效果，Fe的含量以0.001質量%以上為佳。惟，Fe的含量較0.1質量%多，則材料變得容易帶有磁性，而材料若帶有磁性，則使導線架傳送信號的傳達特性有劣化之虞。因此，Fe的含量，以0.001~0.1質量%為佳，以0.001~0.05質量%為佳，進一步以0.001~0.01質量%更佳。

(Zn：0.001~0.5質量%)

Zn係藉由固溶於母相而貢獻於增加強度、提升焊錫沾濕性、提升鍍敷性的元素，為發揮該效果，Zn的含量以0.001質量%以上為佳。惟，Zn的含量較0.5質量%多時，則有降低導電率的趨勢。因此，Zn的含量，以0.001~0.5質量%為佳，以0.01~0.5質量%較佳，進一步以0.1~0.5質量%更佳。

(Pb：0.001~0.05質量%)

Pb係貢獻於提升壓製加工性的元素，為發揮該效果，Pb的含量為0.001質量%以上較佳。惟，即使Pb的含量較0.05質量%多時，亦無法確認效果能進一步提升，此外，由近年的環境保護的觀點而言，極力抑制Pb含量為佳。因此，Pb的含量以0.001~0.05質量%為佳，以0.001~0.01質量%更佳。

(Si：0.001~0.1質量%)

Si係貢獻於增加強度的元素，為發揮該效果，Si的含量以0.001質量%以上為佳。惟，Si的含量較0.1質量%多，則有使導電率下降，或生成粗大的化合物使彎曲加工性劣化之虞。因此，Si的含量以0.001~0.1質量%為佳，以0.01~0.1質量%更佳。

(Mg：0.001~0.3質量%)

Mg係貢獻於增加強度及提升耐熱性的元素。此外，例如，在電子元件的彈簧接點等，貢獻於提升耐應力緩和特性。為發揮該等效果，使Mg的含量為0.001質量%以上為佳。惟，Mg的含量較0.3質量%多時，則有使導電率下降，或在鑄造時形成不純物之虞。因此，Mg的含量，以0.001~0.3質量%為佳，以0.01~0.3質量%更佳。

(Zr：0.001~0.15質量%)

Zr係貢獻於增加強度及提升耐熱性的元素。此外，例如，在電子元件的彈簧接點等，貢獻於提升耐應力緩和特性。為發揮該等效果，使Zr的含量為0.001質量%以上為佳。惟，Zr的含量較0.15質量%多，則有使導電率下降，或在熱間加工時破裂之虞。因此，Zr的含量，以0.001~0.15質量%為佳，以0.01~0.1質量%更佳。

(Cr：0.001~0.3質量%)

Cr係貢獻於增加強度及提升耐熱性的元素，為發揮該效果，Cr的含量以0.001質量%以上為佳。惟，Cr的含量較0.3質量%多時，則有因在鑄造時出現晶出物而使彎曲加工性下降之虞。因此，Cr的含量以0.001~0.3質量%為佳，以0.01~0.3質量%更佳。

(Ti：0.001~0.05質量%)

Ti係貢獻於增加強度及提升耐熱性的元素。此外，例如，在電子元件的彈簧接點等，貢獻於提升耐應力緩和特性。為發揮該等效果，Ti的含量以0.001質量%以上為佳。惟，Ti的含量較0.05質量%多時，則有使導電率下降，或鑄塊表面的鑄肌異常之虞。因此，Ti的含量以0.001~0.05質量%為佳，以0.01~0.05質量%更佳。

(Mn：0.001~0.2質量%)

Mn係貢獻於增加強度或提升耐熱性、提升熱間加工性的元素，為發揮該效果，Mn的含量以0.001質量%以上為佳。惟，Mn的含量較0.2質量%多時，則有使導電率下降之虞。因此，Mn的含量，以0.001~0.2質量%為佳，以0.01~0.2質量%更佳。

(Co：0.001~0.2質量%)

Co係貢獻於增加強度或提升熱間加工性的元素，為發揮該效果，Co的含量以0.001質量%以上為佳。惟，Co的含量較0.2質量%多時，則有使導電率下降之虞。因此，Co的含量，以0.001~2質量%為佳，以0.01~0.2質量%更佳。

(含有2種以上的Mg、Zr、Cr、Ti、Mn及Co時的合計含量：0.001~0.5質量%)

Mg、Zr、Cr、Ti、Mn及Co，係藉由與P形成化合物，貢獻於增加強度及提升耐熱性。該等元素的添加量以0.001~0.5質量%為佳，以0.01~0.5質量%較佳，進一步以0.1~0.5質量% 更佳。較0.5質量%大時，有使導電率下降，生成粗大的化合物而使彎曲加工性惡化之虞。

(化合物粒子)

在本發明，藉由將電解研磨之後的材料表面以FE-SEM觀察，在1μm×1μm的視野面積中，粒徑為5~30nm的化合物粒子的個數比例為20個/μm²以上，粒徑超過30nm的化合物粒子的個數比例為1個/μm²以下，可得除了高強度、高導電率及良好的彎曲加工性，且兼備良好的耐熱性的銅合金材料。在此所謂「化合物粒子」，係指在鑄造時形成的不純物或結晶物，在鑄造凝固後形成的析出物的總稱。此外，化合物粒子的粒徑，係指長邊的長度的意思。1μm×1μm的視野面積中，粒徑為5~30nm的細微化合物粒子的個數比例為20個/μm²以上時，由於可藉由細微化合物粒子得到充分的鎖磁力效果而抑制再結晶，可得良好的耐熱性。另一方面，細微化合物粒子的個數比例較20個/μm²少時，無法得到良好耐熱性。此外，藉由使粒徑超過30nm的粗大的化合物粒子的個數比例為1個/μm²以下，可得良好的彎曲加工性。粗大的化合物粒子的個數比例超過1個/μm²，則粗大的化合物粒子會成為破壞起點，而使彎曲加工性顯著地劣化。再者，此時，若形成多數粗大的化合物粒子，則由於細微化合物粒子的個數比例有減少的趨勢，故有使耐熱性劣化之虞。先前，化合物粒子的分散狀態，大多係使用穿透式電子顯微鏡(TEM)觀察，以視野中的個數與面積率表現，惟該等的數值依存於試驗片的厚度。但是，將用於TEM的試驗片製作成同樣的厚度是困難的，加上即使以相同試驗片測定，亦有因測定回數而得到稍微不同的結果的可能性。因此，在本發明，使用不依試驗片厚度的場發射掃描式電子顯微鏡(FE-SEM)評估化合物粒子的個數比例。

(銅合金材料的製造方法)

接著，說明關於本發明的錫合金材料的製造方法。

本發明的銅合金材料，通常係藉由進行熔解鑄造-均質化熱處理-熱間壓延-冷間壓延-退火-修飾壓延而製造。在各步驟之間，按照需要，亦可適當地進行面削、拋光研磨、酸洗、脫脂等。此外，冷間壓延與退火，亦可重複進行數次，亦可進一步在修飾壓延之後施以低溫退火。在本發明的製造方法，重點在於，在熔解鑄造、均質化熱處理及熱間壓延中，極力不使粗大的化合物粒子生成，並在之後的冷間壓延及退火生成較多的細微析出物。本發明的製造方法，雖與先前的步驟數程度相當，但藉由將各個步驟條件適當地調整，可實現材料特性的提升。

<熔解鑄造>

熔解鑄造，以一般的方法實施即可，在本發明，鑄造時，至300℃為止的冷卻以30℃/分以上的冷卻速度進行，以抑制冷卻時的結晶及析出，而抑制生成粗大的化合物粒子之觀點而佳。上述冷卻速度較30℃/分小時，則無法充分抑制冷卻時的結晶及析出，而有容易生成粗大的化合物粒子的趨勢。

<均質化熱處理>

均質化熱處理，係使熔解鑄造所生成的粗大化合物粒子固溶於母相，作成固溶狀態而實施。均質化熱處理，以600~1000 ℃保持30分鐘~10小時為佳。先前，並未重視均質化熱處理的升溫速度，但在本發明，為得既定的材料組織，特別需要將升溫速度控制在5℃/分以上，以10℃/分以上為佳。升溫速度較5℃/分小時，則在熔解鑄造中形成的粗大的化合物粒子會在升溫時成長，在之後的均質化熱處理，便無法將粗大的化合物粒子充分溶解於母相而容易殘存，使最終特性的彎曲加工性惡化。此外，由於細微化合物粒子的個數比例亦會減少，故耐熱性亦會劣化。滿足保持溫度未滿600℃及保持時間未滿30分鐘的至少一方時，容易殘存對母相固溶不全的粗大的化合物粒子，而有使最終特性的彎曲加工性劣化之虞，此外，保持溫度超過1000℃時，在連續的熱間壓延步驟，有發生熱間加工破裂之虞。再者，由固溶化的效果飽和，或在實際的製造時間限制的觀點而言，保持時間的上限以10小時為佳。

<熱間壓延>

熱間壓延，以550~950℃實施為佳。在本發明，特別是需要以30℃/分以上的冷卻速度冷卻到300℃。到300℃為止的冷卻速度較30℃/分小時，則容易在冷卻期間析出粗大的化合物粒子，對最終特性造成不良影響。

<冷間壓延>

熱間壓延後的冷間壓延，以80%以上的加工率實施為佳。加工率在80%以下時，則無法在材料內均勻地導入形變，而在之後的退火析出細微化合物粒子時，在材料內出現析出狀態差之虞。

<退火>

退火，係以350~600℃保持5秒~10小時為佳。較上述範圍低溫、時間較短時，則不能充分地析出細微化合物粒子，而有降低強度及導電率之虞，此外，較上述範圍高溫、時間較長時，則會析出粗大的化合物粒子，而有使彎曲加工性劣化及耐熱性劣化之虞。

<修飾壓延>

修飾壓延的加工率並無特別限定，為得良好的彎曲加工性，以60%以下為佳。

<低溫退火>

壓延之後，亦可以250~400℃實施2秒~5小時的低溫退火。藉由低溫退火，可提升材料的彈性及耐應力緩和特性。較上述範圍低溫、時間較短時，則有無法得到低溫退火的效果之虞，此外，較上述範圍高溫、時間較長時，則細微化合物粒子會粗大成長，而有對彎曲加工性及耐熱性造成不良影響之虞。此外，材料進行再結晶，而有無法得到所期望的強度之虞。

本發明的銅合金材料，藉由控制具有既定合金組成的Cu-Ni-Sn-P系銅合金中的化合物粒子的尺寸及數量，除了可得高強度、高導電率及良好的彎曲加工性，並且可兼具耐熱性。因此，本發明的銅合金材料適合用於以導線架為首的電氣電子元件。

實施例

以下，基於實施例更詳細地說明本發明，惟本發明不應限定於該等。

(實施例1~26及比較例1~22)

將合金成分溶解，以30℃/分以上的冷卻速度冷卻至300℃而鑄造，製作第1表所示成分組成的鑄塊之後，以第2表所示的升溫速度升溫，以600~1000℃保持30分鐘至10小時實施均質化熱處理，接著，實施熱間壓延。在熱間壓延之後，以第2表所示的冷卻速度冷卻至300℃，之後，以面削去除表面氧化層，以80%以上的加工率實施冷間壓延。之後進一步以350~600℃實施退火5秒~10小時，接著，以60%以下的加工率施以修飾壓延，最後以250~400℃進行2秒~5小時的低溫退火，製造板厚0.5mm的銅合金材料。

對如此製造的供試材，實施下述評估。

(組織觀察)

由製造的各銅合金材料(供試材)採取的試驗片(尺寸：20mm×20mm)的表面的20μm，以磷酸系水溶液電解研磨之後，藉由FE-SEM，將材料表面，以10000~100000倍觀察。觀察，係將任意1μm×1μm的範圍，觀察3視野，計測存在於該視野範圍內的粒徑5~30nm的細微化合物粒子的個數及粒徑超過30nm的粗大化合物粒子的個數。之後，將量測的個數，換算為1μm×1μm(1μm²)視野面積當量的個數比例。換算的個數比例係四捨五入，細微化合物粒子以整數表示，粗大的化合物粒子則顯示到小數點第二位的數字。

(抗拉強度的測定)

抗拉強度，係由各供試材，將JIS Z2241：2011的附屬書B 所規定的5號試驗片，延著壓延平行方向切出採取3支，遵照JIS Z2241：2011所規定的「金屬材料抗拉試驗方法」測定3支。將該等抗拉強度的平均值示於第2表。

(導電率的測定)

在保持在20℃(±0.5℃)的恆溫漕中，以四點探針法測量比電阻值，由測量的比電阻值算出導電率。再者，探針間距為100mm。

(彎曲加工性)

基於JCBA T307：2007，實施彎曲試驗。將板幅10mm的試驗片，在彎曲軸呈與壓延方向垂直的方向(G.W.方向)及平行的方向(B.W.方向)，分別以內側彎曲半徑0.5mm，進行彎曲角度90°的W彎曲。在以導線架為首的電氣電子元件，由於假定會有向G.W.方向及B.W.方向的兩方向的彎曲加工，故將彎曲後的彎曲部頂點的表面以光學顯微鏡觀察，在G.W.方向與B.W.方向的任一方均沒有發生破裂者評估為加工性良好(A)，發生者評估為加工性不良(D)。將該評估結果示於第2表。

(耐熱性)

耐熱性，係將試驗片投入升溫至450℃的鹽浴中，經過5分鐘後取出進行水冷之熱處理，將熱處理後的硬度除熱處理前的硬度之值在0.8以上時評估為良好(A)，未滿0.8者評估為耐熱性不良(D)。將該評估結果示於第2表。再者，硬度，係基於JIS Z2244：2009所規定的維克斯硬度試驗的試驗方法測定。此外，熱處理後的材料，由於與鹽浴接觸的表面形成披膜，故以酸洗去除之後測定硬度。

由第1表及第2表所示結果，可知Sn濃度在0.05~0.5質量%的範圍的實施例1~13的任一者，抗拉強度在432~492MPa且均為400MPa以上，導電率為50~77%IACS且均為50%IACS以上，而得到良好的彎曲加工性(A)及良好的耐熱性(A)。相對於此，第1表所示成分組成在本發明的範圍外的比較例1~9以及第2表所示製造條件在本發明的範圍外的比較例10及11的任一者，在抗拉強度、導電率、彎曲加工性、耐熱性及製造性中，至少一個較差。

此外，Sn濃度在超過0.5質量%、2.5質量%以下的範圍的實施例14~26的任一者，均抗拉強度在512~593MPa而為500MPa以上，導電率在27~38%IACS而為25%IACS以上，得到良好的彎曲加工性(A)及良好的耐熱性(A)。相對於此，第1表所示成分組成在本發明的範圍外的比較例12~20以及第2表所示的製造條件在本發明的範圍外的比較例21及22的任一者，在抗拉強度、導電率、彎曲加工性、耐熱性及製造性中，至少一個較差。

此外，第1圖及第2圖係分別將實施例14及比較例22的銅合金材料的電解研磨後的表面，以FE-SEM觀察時的SEM照片。相對於第1圖所示實施例14的銅合金材料之分散的細微化合物粒子，可知第2圖所示比較例22的銅合金材料，化合物粒子變得較粗大。

【產業上的可利用性】

根據本發明，可提供除了高強度、高導電率及良好的彎曲加工性，兼具更良好的耐熱性的銅合金材料。本發明的銅合金材料，特別是可適用於半導體裝置所使用的導線架為首的電氣電子元件。

Claims

一種銅合金材料，其特徵在於：具有：含有Ni為0.05~1.2質量%、P為0.01~0.15質量%及Sn為0.05~2.5質量%，剩餘部分係由Cu及不可避免的雜質所形成的合金組成，將電解研磨之後的材料表面以FE-SEM觀察，在1μm×1μm的視野面積中，粒徑為5~30nm的化合物粒子的個數比例為20個/μm²以上，粒徑超過30nm的化合物粒子的個數比例為1個/μm²以下。
一種銅合金材料，其特徵在於：具有：含有Ni為0.05~1.2質量%、P為0.01~0.15質量%及Sn為0.05~2.5質量%，進一步含有選自由Fe、Zn、Pb、Si、Mg、Zr、Cr、Ti、Mn及Co之至少1成分，Fe為0.001~0.1質量%、Zn為0.001~0.5質量%、Pb為0.001~0.05質量%、Si為0.001~0.1質量%、Mg為0.001~0.3質量%、Zr為0.001~0.15質量%、Cr為0.001~0.3質量%、Ti為0.001~0.05質量%、Mn為0.001~0.2質量%及Co為0.001~0.2質量%，且在含有2種以上的Mg、Zr、Cr、Ti、Mn及Co時，其合計含量為0.001~0.5質量%，剩餘部分係由Cu及不可避免的雜質所形成的合金組成，將電解研磨之後的材料表面以FE-SEM觀察，在1μm×1μm的視野面積中，粒徑為5~30nm的化合物粒子的個數比例為20個/μm²以上，粒徑超過30nm的化合物粒子的個數比例為1個/μm²以下。
如申請專利範圍第1或2項所述的銅合金材料，其中含有Sn為0.05~0.5質量%，抗拉強度為400MPa以上，導電率為50%IACS以上。
如申請專利範圍第1或2項所述的銅合金材料，其中含有Sn為超過0.5質量%，且為2.5質量%以下，抗拉強度為500MPa以上，導電率為25%IACS以上。
一種銅合金材料的製造方法，其係製造申請專利範圍第1至4項之任何一項所述的銅合金材料的方法，其特徵在於：包含下述(a)~(e)的步驟：(a)到300℃為止的冷卻速度為30℃/分以上的熔解鑄造步驟；(b)以5℃/分以上升溫，以600~1000℃保持30分鐘~10小時的均質化熱處理步驟；(c)到300℃為止的冷卻速度為30℃/分以上的熱間壓延步驟；(d)加工率為80%以上的冷間壓延步驟；以及(e)以350~600℃保持5秒~10小時的退火步驟。